[發明專利]基于安裝參數自校準的雙天線組合慣導裝置

在審

• 申請號: 201710231862.9
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN107037469A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 陳瑤
• 申請（專利權）人: 北京七維航測科技股份有限公司
• 主分類號: G01S19/47
• 分類號: G01S19/47
• 代理公司: 北京中企鴻陽知識產權代理事務所(普通合伙)11487
• 代理人: 郭鴻雁

1.一種基于安裝參數自校準的雙天線組合慣導裝置，其特征在于，包括：IMU慣性測量模塊、INS處理模塊、GNSS接收機、組合慣導卡爾曼濾波計算模塊和電源模塊，其中，

所述電源模塊用于向所述IMU慣性測量模塊、INS處理模塊、GNSS接收機供電；

所述IMU慣性測量模塊包括：

三軸光纖陀螺，用于測量載體的運動角速度；

三軸加速度計，用于測量載體的線性加速度；

溫度傳感器，用于測量內部溫度，對所述三軸光纖陀螺和三軸加速度計進行溫度補償；

驅動電路，所述三軸光纖陀螺、三軸加速度計、溫度傳感器的輸出端分別與所述驅動電路的輸入端相連，所述驅動電路用于將載體的運動角速度和線性加速度進行濾波處理；

A/D轉換模塊，所述A/D轉換模塊的輸入端與所述驅動電路的輸出端相連，用于將濾波后的載體的運動角速度和線性加速度進行模擬-數字轉換，并將生成的數字量發送至所述INS處理模塊；

所述INS處理模塊用于接收來自所述IMU慣性測量模塊的原始運行角速度和線性加速度信號，并通過導航積分計算，獲得所述載體的導航狀態參數信息，并向組合慣導卡爾曼濾波計算模塊提供導航狀態參數信息；

所述GNSS接收機包括：GNSS雙天線測向模塊和GNSS接收模塊，其中，所述GNSS雙天線測向模塊采用雙天線GNSS板卡，所述GNSS接收模塊接收來自所述GNSS雙天線測向模塊的天線信號，并生成導航測量信息、可用星歷數據及衛星健康狀態，進而發送至所述組合慣導卡爾曼濾波計算模塊；

所述組合慣導卡爾曼濾波計算模塊根據所述導航狀態參數和導航測量信息、可用星歷數據及衛星健康狀態，計算模塊根據下式計算天線在慣導坐標系內的坐標lb，實時計算GNSS接收機和INS處理模塊之間的安裝關系，并作為內部參數自動寫入，

其中，

Vb為預設的慣性估計速度，VG為GNSS接收機生成的導航測量信息中速度，lb為天線在慣導坐標系內的坐標，為載體坐標系到地心地固ECEF坐標系之間的旋轉矩陣，為三軸陀螺儀測量得到的載體的運動角速度，為地球自轉角速度。

2.如權利要求1所述的基于安裝參數自校準的雙天線組合慣導裝置，其特征在于，所述驅動電路包括：低通濾波器和信號預處理電路，其中，所述信號預處理電路的輸入端與所述低通濾波器的輸出端相連，所述信號預處理電路的輸出端與所述A/D轉換模塊的輸入端相連，

所述低通濾波器用于對載體的運動角速度和線性加速度進行濾波處理，以濾除其中的噪聲；

所述信號預處理模塊用于將濾波后的運動角速度和線性加速度變換到所述A/D轉換模塊的工作范圍內，進而輸出至所述A/D轉換模塊。

3.如權利要求1所述的基于安裝參數自校準的雙天線組合慣導裝置，其特征在于，所述INS處理模塊生成的導航狀態參數信息包括：所述載體的位置、速度、姿態和航向數據。

4.如權利要求1所述的基于安裝參數自校準的雙天線組合慣導裝置，其特征在于，所述GNSS接收模塊用于對來自GNSS雙天線測向模塊的信號，進行變頻、放大、濾波處理，以實現對GPS和BD2信號的跟蹤、鎖定和測量，并向所述給卡爾曼濾波器模塊提供1Hz的導航測量信息、可用星歷數據及衛星健康狀態。

5.如權利要求4所述的基于安裝參數自校準的雙天線組合慣導裝置，其特征在于，所述導航測量信息包括：位置信息、偽距、偽距率測量值，其中，所述位置信息包括緯度、經度、高度、速度、日期、時間、星歷。

6.如權利要求1所述的基于安裝參數自校準的雙天線組合慣導裝置，其特征在于，所述GNSS接收模塊還用于提供系統時鐘和全系統時間同步，同時接收差分信號及濾波反饋測量修正。

7.如權利要求3所述的基于安裝參數自校準的雙天線組合慣導裝置，其特征在于，所述組合慣導卡爾曼濾波計算模塊采用緊耦合組合導航技術，包括：根據所述導航狀態參數信息中的位置、速度信息和所述可用星歷數據，計算得到與INS處理模塊對應的偽距、偽距率，再計算其與所述GNSS接收機測量得到的偽距、偽距率的差值，以此差值作為觀測量，通過Kalman濾波器進行狀態誤差估計后，采用反饋校正的方式對慣導系統力學編排中的位置、捷聯矩陣進行反饋校正，組合慣導輸出位置、速度和姿態數據。

8.如權利要求7所述的基于安裝參數自校準的雙天線組合慣導裝置，其特征在于，還包括:遠程監控裝置，所述遠程監控裝置與所述組合慣導卡爾曼濾波計算模塊進行通信，用于顯示并控制組合慣導的輸出數據制，完成用戶命令控制輸入、導航控制參數輸出、導航工作狀態參數輸出、系統自檢、系統初始化、系統工作狀態監視、任務分配。